“電力系統分析”課程教學改革研究

摘要：隨著電力系統的不斷發展，社會對應用型專業人才的培養提出了更高的要求。北京林業大學電氣工程教研組通過長期的研究與嘗試，積極探索“電力系統分析”課程教學改革的新模式，并取得了一定的成果。主要從改善教學方式、優化教學內容、強化實踐環節以及教與學相結合等幾個方面進行介紹與總結。

關鍵詞：電力系統分析；教學改革；電力仿真研究

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）12-0043-02

“電力系統分析”是電氣工程及其自動化專業的一門重要專業課程，在專業教學和培養應用型專業人才計劃中占有十分重要的地位。[1]隨著電力系統行業的數字化、自動化和綜合化程度的提高，社會對電氣工程專業學生的要求也越來越高，這同時也就對“電力系統分析”課程的教學提出了更高的要求，[2]“電力系統分析”教學改革亟待進行。

只有全方位的教學改革才能達到不斷完善高等教育的目的。為了積極響應社會對電氣人才的高要求，北京林業大學專門成立了“電力系統分析教學改革課題組”，由電氣工程教研室的一線教師組成。課題組通過長期的研究和嘗試，包括理論教學與實際實踐相結合、加大實驗室建設和電力仿真軟件的引進工作等，取得了一定的成績。下面從以下幾個方面，針對北京林業大學（以下簡稱“我校”）“電力系統分析”課程的教學改革研究與成果進行總結。

一、改善教學方式，傳統授課與網絡輔助相結合

由于傳統的板書教學需要在課堂上花費大量的時間用于畫圖和列寫復雜龐大的計算公式，而單純的采用多媒體課件又難以調動學生聽課的主動思維，導致課堂的教學效果大打折扣。因此，如何讓學生對本課程感興趣、提高學習效率成為課程改革成敗的關鍵之一。

1.授課內容多樣化

在授課的過程中，教師利用多方面資源，努力保證授課多樣化。采用啟發式教學，進行重點和難點分析，研究每堂課的切入點，深入淺出地進行講授；在理論教學中，課程的教學內容可以適當精簡，繁瑣的公式推導少講，注重公式的分析方法和應用推廣；將學科前言知識和新技術發展動態介紹給學生，例如：全國聯網、微電網發電與并網、電動汽車的發展等，在加強課堂教學內容與時俱進的同時，也可以啟發和培養學生的創新性；增加教學互動環節，授課的過程中與學生多交流、穿插問答題目等，在提高學生上課注意力的同時，也使其學習效率大大提高。

2.網絡輔助教學

為了提高學生的學習興趣、改善教學時效，筆者采用網絡輔助教學的方式來提高學生的預習、學習和復習效果。課題組為該課程開通專門的郵箱，教師可以提前將每節課的課件、課前預習題、課程相關案例等上傳到郵箱，這樣學生就可以利用課余時間提前了解下節課的課程主要內容；同時，學生也可以在自學的過程中，將自己的問題上傳，教師匯總后予以針對性解答；此外，學生還可以通過郵件的形式，對教師的教學提出意見或建議，以便教師掌握學生的學習動態，及時進行教學調整及改善。

通過豐富教學內容和增加網絡輔助的教學方式，既增加了課堂的信息量，又開闊了學生的視野，提高了學生的學習興趣，使教學形式更加生動形象，提升了課程的教學效果。

二、優化教學內容，課程與仿真實驗相結合

根據現有教學體系，筆者在分析前后教學環節的教學內容安排，并對國內外大學同類專業選用的同類教材研究之后，提出了教學內容和隨課實驗相結合的整合方案。實驗教學在培養學生創新能力和動手能力上具有獨特的條件，與課堂教學相比它更接近學生，更容易進行啟發式教學。

1.建設電力系統仿真實驗室

現代電力系統是人類所建立的最復雜的工業系統之一，電網規模達幾萬個節點和幾十萬個支路，電力系統規模、設計、運行、控制和理論研究等都離不開數字仿真。“電力系統分析”課程與實際電力系統聯系非常緊密，根據電氣工程及其自動化專業的發展，建立電力系統綜合實驗室和電力系統分析仿真實驗室是十分必要的。

如圖1所示，電力系統綜合實驗室將配備一些電力系統及工廠配電用的試驗臺，用于實訓；電力系統仿真實驗室應專門裝有電力系統分析綜合程序如PSASP、PSCAD等，為培養電氣工程及其自動化專業學生從事電力系統運行、工程、設計和理論研究建立必要的基礎。

2.課堂教學增加電力系統仿真實驗

“電力系統分析”教學的目的是使學生掌握電力系統運行狀況的分析、電力系統的數學描述方法、復雜電力系統的數學建模及復雜電力系統的穩態、故障、穩定分析方法和工程應用。因此，針對“電”概念的抽象，在教學內容的組織中，采用理論分析與電力系統仿真驗相結合的方式，學校引進了PSCAD/EMTDC軟件。

PSCAD/EMTDC軟件的主要功能是進行電力系統時域和頻域仿真，還可以進行交流系統的諧波研究、直流系統的啟動、直流系統換相方法研究等。它允許用戶在一個完備的圖形環境下靈活地建立電路模型，進行仿真分析。學生在仿真的同時，可以改變控制參數，從而直觀地看到各種測量結果和參數曲線，極大地提高了他們對于使用仿真軟件的樂趣和效率。

對于授課與仿真實驗相結合的教學方法，筆者根據課程學習的內容逐步安排實驗，加強實踐性輔助教學環節，開設電力系統建模、穩態和故障分析實驗。通過實驗環節，提高學生的電力系統工程分析能力，以及應用軟件解決復雜電力系統計算、控制、規劃和經濟分析的能力。

三、強化實踐環節，課程設計與專業實習相結合

教學實踐環節，不但能夠提高學生的學習興趣，同時在培養學生的實際操作能力、分析問題和解決問題的能力等方面也起著重要的作用。

1.課程設計

課程設計是高等工程教育最重要的實踐教學環節，它是由學生獨立完成的一項綜合性、創造性、設計性的大型作業。“電力系統分析”課程設計是一門實踐性、應用性較強的課程，課程結束后，根據課程要求，與實際運用相結合，擬定一些設計題目，讓學生自己完成。課程設計時間為1周，安排在學期末，每個學生采取20分鐘時間進行答辯，綜合評定學生的成績。

2.專業實習

為了幫助學生完成從理論學習到教學實踐，從教學實踐再到生產實踐這一任務，筆者計劃在學期中安排一次以了解電力系統生產過程、認識專業和未來工作意義為目的的課程實習，由具有豐富的指導教學實習經驗的教師帶隊，到電廠、變電站、電力調度中心參觀學習。同學們在生產現場，從潮流分布圖看電網運行，從故障錄波記錄看短路發生，從不同的電壓等級看現代化的電力生產設備，加深了對電力系統理論的理解，增強了工程意識。整個實習過程有實習大綱、實習計劃、實習思考題和實習報告。

四、提高學生創造能力，教與學相結合

所謂“授之以魚，不如授之以漁”，教學的重點不僅在于教給學生基礎的專業知識，更重要的是培養學生自主學習、探究學習的能力。為了鞏固學生對知識的掌握及提高其自身的學習能力，筆者在教學探索中設置了課堂作業、課后習題以及課后小論文等環節。

1.課堂作業與課后習題

適當的課堂作業和課后習題作為一種教學的輔助手段，對于教師的批改和點評提出了更高的要求，認真的批改是及時掌握學生學習情況和學習態度的重要途徑之一。此外，筆者要求專業教師根據作業批改情況，有針對性地對每章內容的重點習題給出思路和知識點的分析，以便提高學生在電力系統的理論分析與計算方法研究方面的能力。

2.課后小論文

設置課后小論文，主要是通過引導學生閱讀與電力系統自動化有關的學術期刊，來了解電力系統自動化研究前沿，從而擴大學生的知識面，提高中、英文專業文獻的閱讀能力。學生通過將課堂的教學內容和最新的學科發展相結合，加強了自身對專業課程學習興趣和對電力工業發展的關注，提高了理論分析和論文寫作的能力，對于今后的進一步深造學習或工作實踐都具有非常重要的意義。

五、總結

對于電氣工程及其自動化專業的學生來說，通過理論學習、仿真實驗、課程設計和專業實習等相結合的教學方式，既避免了傳統的課堂上教師單一授課的不足，同時也增加了教與學的互動；使學生真正掌握運用理論進行電力系統分析和計算的能力，充分了解電力系統的最新發展趨勢和研究成果。同時，理論知識與課程實踐緊密結合，為專業課程教學創造了新的教學模式，學生專業實踐能力和綜合素質也得到了進一步的鍛煉與提高。

參考文獻：

[1]黃肇，黃滿花，羅慶躍.“電力系統分析”課程教學模式的研究與實踐[J].中國電力教育，2010，（28）.

[2]周姍，高嬿.“電力系統分析”課程教學改革方法的研究[J].中國電力教育，2009，（8）.

（責任編輯：王意琴）